"Os materiais condutores térmicos tradicionais são sobretudo metais como Ag, Cu, A1 e óxidos metálicos como A12O3, MgO, BeO e outros materiais não metálicos como grafite, negro de fumo, Si3N4, A1N.

Com o desenvolvimento da produção industrial e da ciência e tecnologia, as pessoas propuseram novos requisitos para os materiais condutores térmicos, esperando que os materiais tenham um excelente desempenho global.

Por exemplo, no domínio elétrico e eletrónico, devido ao rápido desenvolvimento da tecnologia de integração e da tecnologia de montagem, o volume dos componentes electrónicos e dos circuitos lógicos foi reduzido em milhares de vezes, o que exige materiais isolantes de elevada condutividade térmica.

Nas últimas décadas, o campo de aplicação dos materiais poliméricos tem vindo a expandir-se e a substituição de vários materiais utilizados nas indústrias tradicionais, especialmente os materiais metálicos, por materiais poliméricos sintéticos tornou-se uma das direcções dos esforços de investigação científica a nível mundial".

O que é uma película de silicone termicamente condutora?

A película de silicone termicamente condutora é um tipo de material médio termicamente condutor que é sintetizado por um processo especial com silicone como material de base e vários materiais auxiliares, tais como óxidos metálicos.

Borracha de silicone termicamente condutora é um material compósito de polímero com resina de silicone como material de ligação e preenchido com pó condutor térmico para atingir o objetivo de condutividade térmica.

Materiais de matriz e cargas de película de silicone termicamente condutora comummente utilizados

Resina de silicone (matérias-primas de base)

1. Massa de isolamento de condutividade térmica: óxido de alumínio, óxido de magnésio, nitreto de boro, nitreto de alumínio, óxido de berílio, quartzo e outros plastificantes de silicone

2. Retardador de chama: hidróxido de magnésio, hidróxido de alumínio

3. Corante inorgânico (distinção de cores)

4. Agente reticulante (requisitos de desempenho da ligação)

5. catalisador (requisitos de moldagem do processo)

Nota: A película de silicone de condução de calor desempenha o papel de condutividade térmica, formando um bom caminho térmico entre o corpo de aquecimento e o dissipador de calor, e o dissipador de calor, as fixações estruturais (ventilador), etc. juntos para formar um módulo de dissipador de calor.

As cargas incluem as seguintes cargas metálicas e inorgânicas.

1. Enchimento de pó metálico: pó de cobre. Pó de alumínio. Pó de ferro. Pó de estanho. Pó de níquel, etc.

2. Óxidos metálicos: óxido de alumínio. Óxido de bismuto. Óxido de berílio. Óxido de magnésio. Óxido de zinco.

3. Nitretos metálicos: nitreto de alumínio. Nitreto de boro. Nitreto de silício.

4. Inorgânicos não metálicos: grafite. Carboneto de silício. Fibra de carbono. Nanotubos de carbono. Grafeno. Carboneto de berílio, etc.

Classificação do gel de sílica termicamente condutor

Os silicones termicamente condutores podem ser divididos em juntas de silicone termicamente condutoras e juntas sem silicone. O desempenho do isolamento elétrico da grande maioria da sílica gel termicamente condutora é, em última análise, determinado pelo desempenho do isolamento das partículas de enchimento.

1. Juntas de silicone termicamente condutoras

As juntas de silicone termicamente condutoras estão subdivididas em muitas subcategorias, cada uma com as suas caraterísticas diferentes.

2. Juntas sem silicone  

A junta não-silicone é um material de alta condutividade térmica, autoadesivo em ambos os lados, e mostra baixa resistência térmica e boas caraterísticas de isolamento elétrico sob baixa força de compressão quando usado na montagem de componentes eletrônicos. Pode funcionar de forma estável a -40 ℃ ~ 150 ℃. Atenda aos requisitos do grau retardador de chama UL94V0.

Mecanismo de condutividade térmica do gel de sílica termicamente condutor

A condutividade térmica da sílica gel condutora de calor depende da interação entre o polímero e a carga condutora de calor. Diferentes tipos de cargas têm diferentes mecanismos de condutividade térmica.

1. A condutividade térmica do metal de enchimento              

A condutividade térmica do metal de enchimento é principalmente por movimento de electrões, e o processo de movimento de electrões é acompanhado pela transferência de calor elevado.

2. A condutividade térmica do material de enchimento não metálico

A condutividade térmica das cargas não metálicas baseia-se principalmente na condutividade térmica dos fões e a sua taxa de difusão térmica depende principalmente da vibração dos átomos vizinhos ou dos grupos de ligação. Incluindo óxidos metálicos, nitretos metálicos e carbonetos.

Como utilizar a película de silicone termicamente condutora?

A película de silicone condutora de calor é geralmente adicionada à conceção estrutural e à conceção do hardware e dos circuitos na fase inicial do projeto.

Os factores a ter em conta são a condutividade térmica, a estrutura, a compatibilidade electromagnética, a absorção de vibrações e de som, o ensaio de instalação, etc.

1. Escolher uma solução de dissipação de calor excessiva: os produtos electrónicos agora para a tendência curta e fina, a utilização geral de dissipação de calor passiva, a solução tradicional de dissipador de calor é a principal; agora a tendência é eliminar o dissipador de calor, a utilização de dissipador de calor estrutural (suporte de metal, concha de metal);

Ou solução de dissipadores de calor e combinação de programa de peças estruturais de dissipação de calor; em diferentes requisitos de sistema e ambientes, escolha a melhor solução económica.

2. Se o programa do dissipador de calor for, não se recomenda a utilização direta da baixa condutividade térmica do adesivo de dupla face; também não se recomenda a utilização do massa de silicone termicamente condutora que não tem a função de absorção de choques; recomenda-se a utilização de um gancho metálico ou de um pino de plástico para o funcionamento, escolha 0,5 mm de espessura da película de silicone termicamente condutora com a utilização destes dois programas fáceis de instalar e de utilizar.

Mas também não pode ser utilizado pela cola, o efeito de dissipação do calor de transferência será muito melhor do que o adesivo condutor térmico de dupla face, mais seguro e fiável. O custo total, incluindo preço unitário, mão de obra e equipamento, será mais competitivo.

3. A escolha das peças estruturais de dissipação de calor dissipação de calor de classe, é necessário considerar as peças estruturais de dissipação de calor na superfície de contacto da estrutura da forma de protrusão local, evitação local, etc., na estrutura do processo e o tamanho do silicone termicamente condutor filme para escolher um bom equilíbrio.

Se o processo o permitir, recomenda-se não escolher uma película de silicone condutora térmica particularmente espessa. Neste caso, recomenda-se geralmente a utilização de um adesivo de uma só face para facilitar a operação e a colagem do lado adesivo à estrutura de dissipação de calor;

Aqui, devemos escolher especialmente uma boa taxa de compressão para garantir uma certa pressão à película de silicone termicamente condutora.

A espessura da película de silicone termicamente condutora deve ser superior ao intervalo teórico entre a estrutura de dissipação de calor e a fonte de calor, geralmente mais 1 mm - 2 mm.

A escolha das peças da estrutura de dissipação de calor também deve ser considerada no layout da placa de circuito impresso da localização dos componentes, ei, ht e forma do pacote, você pode colocar algumas fontes de calor regularmente, reduzindo o custo das peças da estrutura de dissipação de calor.

Como escolher a película de silicone condutora de calor？

Seleção da condutividade térmica

A escolha da condutividade térmica depende principalmente do tamanho do consumo de energia da fonte de calor, bem como do tamanho do dissipador de calor ou da estrutura térmica da capacidade de dissipação de calor.

Os parâmetros gerais de especificação da temperatura da pastilha são relativamente baixos, ou mais sensíveis à temperatura, ou a densidade do fluxo de calor é relativamente grande (geralmente superior a 0,6w/cm3 precisa de tratamento de dissipação de calor, a superfície geral é inferior a 0,04w/cm2 só precisa de processamento de convecção natural pode ser) estas pastilhas ou fontes de calor precisam de tratamento de dissipação de calor e tentam escolher um elevado coeficiente de condutividade térmica da película de silicone condutora térmica.

A indústria eletrónica de consumo geralmente não permite que a temperatura da junção do chip seja superior a 85 graus, recomenda-se também controlar a superfície do chip no teste de alta temperatura a menos de 75 graus, todos os componentes da placa são também basicamente componentes de qualidade comercial, pelo que se recomenda que a temperatura interna do sistema à temperatura ambiente não exceda os 50 graus.

A primeira aparição da superfície ou o cliente final pela superfície pode entrar em contacto com a temperatura recomendada à temperatura ambiente deve ser inferior a 45 graus. A escolha de uma película de silicone termicamente condutora com elevada condutividade térmica pode satisfazer os requisitos de conceção e preservar alguma margem de conceção.

Nota Densidade do fluxo de calor: é definida como a quantidade de calor que passa através de uma secção transversal por unidade de área (1 metro quadrado) por unidade de tempo (1 segundo).

A temperatura da junção é normalmente mais elevada do que a temperatura da caixa e a temperatura da superfície do dispositivo. A temperatura da junção pode medir o tempo necessário para dissipar o calor da pastilha semicondutora para o invólucro do dispositivo e a resistência térmica.

Os factores que afectam a condutividade térmica do silicone térmico

1. O tipo e as caraterísticas do material da matriz polimérica

A excelente condutividade térmica do material da matriz é muito elevada, quanto melhor for a dispersão do material de enchimento na matriz e quanto melhor for a combinação da matriz e do material de enchimento, melhor será a condutividade térmica do material compósito termicamente condutor.

2. Tipo de enchimento                

Quanto maior for a condutividade térmica do material de enchimento, melhor será a condutividade térmica dos materiais compósitos termicamente condutores da interface térmica.

3. Forma do material de enchimento                

De um modo geral, a ordem de facilidade de formação de um caminho de condutividade térmica é whisker > fibra > floco > grânulo, quanto mais fácil for o material de enchimento para formar um caminho de condutividade térmica, melhor será a condutividade térmica.

4. O teor do material de enchimento                

A distribuição do material de enchimento no polímero determina a condutividade térmica do compósito. Quando o teor de carga é pequeno, o efeito da condutividade térmica não é óbvio; quando a carga é demasiada, as propriedades mecânicas do material compósito serão grandemente afectadas.

Quando o teor de carga aumenta até um determinado valor, as cargas interagem entre si para formar uma cadeia de rede condutora térmica semelhante a uma rede ou cadeia no sistema, e a condutividade térmica é melhor quando a direção da cadeia de rede condutora térmica é consistente com a direção do fluxo de calor. Por conseguinte, existe um valor crítico da quantidade de carga termicamente condutora.

5. Caraterísticas de ligação da interface entre o material de enchimento e o substrato                 

Quanto maior for o grau de combinação do material de enchimento e do substrato, melhor será a condutividade térmica, a seleção de um agente de acoplamento adequado para o tratamento de superfície do material de enchimento e a excelente condutividade térmica pode ser aumentada em 10% -20%.